JP2008541484A - Via structure with impedance adjustment - Google Patents
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Abstract
1つの実施の形態においては、プリント回路板のバイア構造を提供するものであり、このバイア構造は、信号用バイアと、この信号用バイアと電気的に接続した細長形状の信号用導体ストリップとを備えている。細長形状の信号用導体ストリップは、グラウンド用導体の近傍に設けられており、実質的に、導体パッドからそのグラウンド用導体まで延在している。細長形状の信号用導体ストリップは、側方外方へ膨出した膨出部を備えており、この膨出部は、この膨出部のキャパシタンスによってバイア構造のインピーダンスを適切に設定するように形成するものである。
【選択図】図1In one embodiment, a printed circuit board via structure is provided, the via structure comprising a signal via and an elongated signal conductor strip electrically connected to the signal via. I have. The elongated signal conductor strip is provided in the vicinity of the ground conductor, and substantially extends from the conductor pad to the ground conductor. The elongated signal conductor strip has a bulging portion that bulges laterally outward, and this bulging portion is formed so that the impedance of the via structure is appropriately set by the capacitance of the bulging portion. To do.
[Selection] Figure 1
Description
本件特許出願は米国仮特許出願第60/681,325号(出願日:2005年5月16日、発明者:Arash Behziz、発明の名称:IMPEDANCE CONTROLLED VIA STRUCTURE(インピーダンス調整がなされるバイア構造))に基づく優先権を主張するものであり、同米国仮特許出願の開示内容は、この言及をもって、その全体が本願開示に組込まれたものとする。 This patent application is based on US Provisional Patent Application No. 60 / 681,325 (filing date: May 16, 2005, inventor: Arash Behziz, title of invention: IMPEDANCE CONTROLLED VIA STRUCTURE). The content of the disclosure of the US provisional patent application is hereby incorporated by reference in its entirety into this disclosure.
バイアとは、通常は多層プリント回路板を貫通して延在するように構成して、その多層プリント回路板の個々の層どうしを電気的に接続するところの電気接続構造である。一般的に、バイアは、多層プリント回路板の1つの層に設けられているトレースを、別の層に設けられているトレースに接続している。そして、それらの層に設けられているトレースは、電気回路、電気デバイス、コンタクト・パッド、それに、コネクタなどに接続されている。更に、バイアそれ自体に、表面コンタクト・パッドを設けることもある。以上のような構成とすることによって、電気回路、電気デバイス、コンタクト・パッド、それに、コネクタなどを、バイアを介して相互に電気的に接続することができる。 A via is an electrical connection structure that is usually configured to extend through a multilayer printed circuit board and electrically connect individual layers of the multilayer printed circuit board. In general, vias connect traces provided on one layer of a multilayer printed circuit board to traces provided on another layer. The traces provided in these layers are connected to electrical circuits, electrical devices, contact pads, connectors, and the like. In addition, the via itself may be provided with a surface contact pad. With the above-described configuration, an electric circuit, an electric device, a contact pad, a connector, and the like can be electrically connected to each other via a via.
このように、バイアは、プリント回路板のトレースと組合わされることによって、プリント回路板における信号経路を形成する。その信号経路を伝搬する信号が高周波信号である場合には、バイアの伝搬路特性が原因となって、その信号経路における高周波信号の伝搬速度が低下したり、高周波信号の忠実度及びインテグリティに悪影響が及んだりすることがある。以上の事情により、プリント回路板のバイアを介して伝搬する高周波信号の伝搬速度を向上させることが求められている。また更に、プリント回路板のバイアを介して伝搬する高周波信号の忠実度及びインテグリティを保存し得るようにすることも求められている。 Thus, vias are combined with printed circuit board traces to form a signal path in the printed circuit board. If the signal propagating through the signal path is a high-frequency signal, the propagation path characteristics of the via may cause a decrease in the propagation speed of the high-frequency signal in the signal path or adversely affect the fidelity and integrity of the high-frequency signal. May reach. Due to the above circumstances, it is required to improve the propagation speed of high frequency signals propagating through the vias of the printed circuit board. Furthermore, there is a need to be able to preserve the fidelity and integrity of high frequency signals propagating through printed circuit board vias.
1つの実施の形態によれば、プリント回路板のバイア構造は、信号用バイアを備えており、該信号用バイアは細長形状の信号用導体ストリップと接続している。そして、前記細長形状の信号用導体ストリップは、その近傍にグラウンド用導体が存在することなく前記信号用バイアから延出している延出領域部を含んでおり、該延出領域部は軸線の方向に延在しており、該延出領域部は前記軸線から側方外方へ膨出した膨出部を備えている。 According to one embodiment, the via structure of the printed circuit board comprises a signal via, which is connected to an elongated signal conductor strip. The elongated signal conductor strip includes an extension region extending from the signal via without a ground conductor in the vicinity thereof, and the extension region is in the direction of the axis. The extending region portion includes a bulging portion that bulges laterally outward from the axis.
別の1つの実施の形態によれば、プリント回路板のバイア構造は、信号用バイアを備えており、該信号用バイアは導体パッドと電気的に接続している。グラウンド用導体が、前記導体パッドから接近規制距離以上に離隔して設けられている。また、細長形状の信号用導体ストリップが、前記信号用バイアから軸線に沿って長手方向に延出して前記少なくとも1つのグラウンド用導体の近傍まで延在している。そして、前記細長形状の信号用導体ストリップは、前記軸線から側方外方へ膨出した膨出部を備えており、該膨出部は前記導体パッドから前記接近規制距離以内に設けられている。 According to another embodiment, the via structure of the printed circuit board includes a signal via, which is electrically connected to the conductor pad. A ground conductor is provided at a distance greater than the access regulation distance from the conductor pad. An elongated signal conductor strip extends from the signal via in the longitudinal direction along the axis and extends to the vicinity of the at least one ground conductor. The elongated signal conductor strip includes a bulging portion bulging laterally outward from the axis, and the bulging portion is provided within the access regulation distance from the conductor pad. .
別の1つの実施の形態によれば、プリント回路板は、第1層と、第2層と、バイア構造と、少なくとも1つのグラウンド用バイアとを備えている。前記第1層はグラウンド用導体を備えており、前記第2層は信号用トレースを備えている。前記バイア構造は前記信号用トレースと電気的に接続しており、前記第2層を少なくとも部分的に貫通して延在している信号用バイアと、前記第2層に設けられた導体パッドと、前記第2層に設けられた細長形状の信号用導体ストリップとを備えている。前記導体パッドは前記信号用バイア及び前記細長形状の信号導体ストリップと電気的に接続している。前記細長形状の信号用導体ストリップは、前記信号用バイアから軸線に沿って長手方向に延出しており、且つ、前記軸線から側方外方へ膨出した膨出部を備えている。前記細長形状の信号導体ストリップのこの膨出部は、該膨出部のキャパシタンスによって前記バイア構造のインピーダンスを所定の値とするように形成されている。前記第1グラウンド用導体と電気的に接続している前記グラウンド用バイアは、前記信号用バイアの周囲に設けられ、また、前記信号用バイアから接近規制距離以上の距離だけ離隔して設けられるものである。 According to another embodiment, the printed circuit board includes a first layer, a second layer, a via structure, and at least one ground via. The first layer includes a ground conductor, and the second layer includes a signal trace. The via structure is electrically connected to the signal trace, the signal via extending at least partially through the second layer, and a conductor pad provided in the second layer; And an elongated signal conductor strip provided on the second layer. The conductor pads are electrically connected to the signal vias and the elongated signal conductor strip. The elongated signal conductor strip includes a bulging portion that extends from the signal via in the longitudinal direction along the axis and bulges outward from the axis. The bulged portion of the elongated signal conductor strip is formed so that the impedance of the via structure is set to a predetermined value by the capacitance of the bulged portion. The ground via electrically connected to the first ground conductor is provided around the signal via and spaced apart from the signal via by a distance equal to or greater than an access regulation distance. It is.
以上の実施の形態のうちの1つまたは幾つかによって、以下に述べる利点のうちの1つまたは幾つかが得られる。先ず1つの利点として、そのバイア構造が高速信号を伝搬させ得る能力を有するということがある。またもう1つの利点として、そのバイア構造が高速信号の忠実度を保存し得る能力を有するということがある。更にもう1つの利点として、コスト及び製造時間の著しい増大を招来することなく、そのバイア構造を製造し得るということがある。本発明のその他の特徴並びにその他の利点については、添付図面に即した以下の説明を参照することにより更に明瞭に理解することができる。 One or several of the advantages described below can be obtained by one or several of the above embodiments. One advantage is that the via structure has the ability to propagate high-speed signals. Another advantage is that the via structure has the ability to preserve high-speed signal fidelity. Yet another advantage is that the via structure can be manufactured without incurring significant increases in cost and manufacturing time. Other features and other advantages of the present invention can be more clearly understood with reference to the following description taken in conjunction with the accompanying drawings.
図1に、1つの実施の形態に係るバイア構造18を備えたプリント回路板10の上面図を示した。バイア構造18は、導体パッド30と信号用バイア24とを備えており、信号パッド24は孔(この孔は図1には示していない)の中を延在している。導体パッド30は、図1に示したように信号用バイア24の周囲の全周を囲繞してリング形の構造を形成するような実施の形態とすることもでき、或いはまた、信号用バイア24の周囲の一部のみを囲繞するような実施の形態とすることもできる(ただし後者の実施の形態は図には示していない)。信号用バイア24は、少なくとも部分的にプリント回路板10を貫通して延在しており、この信号用バイア24にはインピーダンスが付随している。
FIG. 1 shows a top view of a printed
導体パッド30から細長形状の信号用導体ストリップ17が延出している。信号用導体ストリップ17は膨出部20を備えており、この膨出部20は細長形状の信号用導体ストリップ17から側方へ膨出している。膨出部20の寸法と、細長形状の信号用導体ストリップ17の延在方向における膨出部20の形成位置とは、膨出部20のキャパシタンスによってバイア構造18のインピーダンスを所望の値とすることのできる寸法及び形成位置としてある。具体的な数値例を挙げるならば、例えば、この膨出部20のキャパシタンスの値として、バイア構造18のインピーダンスを50Ωにすることができる値を選択することがある。
An elongated
細長形状の信号用導体ストリップ17は、プリント回路板10上を延在することによって、このプリント回路板10上の信号用トレース部14を形成している。信号用トレース部14は、典型的な場合には、少なくとも1つの対応するリターン部、即ち、グラウンド部(これは図1には示していない)を有する。
The elongated
膨出部20のキャパシタンスの値は、この膨出部20のキャパシタンスによって、導体パッド30と信号用バイア24とを組合わせて構成されるバイア構造18のインピーダンスを所定の値とすることのできる値を選択するようにしている。具体的な数値例を挙げるならば、例えば、バイア構造18のインピーダンスの所定の値は、約33Ω、約50Ω、約75Ω、約100Ω、等々の値とするとよく、必要に応じて更にその他の値とすることもある。また、信号用トレース部14のインピーダンスの値は、バイア構造18のインピーダンスの値と略々等しくするとよい。
The value of the capacitance of the bulging
バイア構造18のインピーダンスの所定の値と信号用トレース部14のインピーダンスの所定の値とを略々等しくして両者のインピーダンスを整合させた実施の形態では、高周波信号(例えば周波数が1GHz以上の信号)を、その信号の忠実度を保存しつつ、バイア構造18を介して伝搬させることが可能である。またそれによって、信号用トレース部14をストリップ・ラインとして布設することができ、ひいては、信号用トレース部14をマイクロ・ストリップとして布設した場合と比べて、布線密度を向上させることができる。
In the embodiment in which the predetermined value of the impedance of the
プリント回路板10は、このプリント回路板10の層12を貫通して延在する1つまたは複数のグラウンド用バイア16を備えたものとすることができる。グラウンド用バイア16は、プリント回路板10におけるグラウンド基準電位部、または、信号リターン部として機能するものである。図1に示したように、グラウンド用バイア16は、一般的に、導体パッド30の周囲を囲繞するように設定される接近規制領域22(図には破線で示した)の外側に設けるようにする。接近規制領域22は、例えば、信号用バイア24に対して略々同心的な円形領域として設定される。グラウンド用バイア16を接近規制領域22の外側に設ける理由は、グラウンド用バイア16が信号用バイア24のインダクタンスやキャパシタンスに影響を及ぼすのを避けるためである。例えば、ある信号用バイア24に近接した位置にグラウンド用バイア16を設けたならば、それによってその信号用バイア24のキャパシタンスが増大するおそれがある。ただし、別の実施の形態として、グラウンド用バイア16が部分的に接近規制領域22の内部に位置するような形態とすることもある。接近規制領域22の寸法は、信号用バイア24のインピーダンスが誘導性インピーダンスとなるように定めるとよい。それには、例えば、周波数が1GHz以上の信号のような高周波信号に対する信号用バイア24のリアクタンスが、容量性リアクタンス成分よりも誘導性リアクタンス成分の方が大きなものとなるようにすればよい。
The printed
導体パッド30、細長形状の信号用導体ストリップ17、それに信号用トレース部14を形成する際には、また、それらを様々に組み合わせて形成する際には、金属材料のデポジションないしメッキのプロセスに続いてエッチのプロセスを実行するなどの方法を用いて、全体を一体化した導体構造をプリント回路板の層12に形成し、その導体構造の個々の部分によって、それら導体パッド30、細長形状の信号用導体ストリップ17、または信号用トレース部14が形成されているようにするとよい。導体パッド30、細長形状の信号用導体ストリップ17、それに信号用トレース部14を形成する材料としては、例えば銅などの金属材料を用いればよい。より具体的には、例えば、導体パッド30、細長形状の信号用導体ストリップ17、それに信号用トレース部14が、プリント回路板10の銅箔の個々の部分によって形成されるようにするのもよい。また、信号用バイア24を形成する材料としても、例えば銅などの金属材料を用いればよい。
When forming the
導体パッド30と細長形状の導体ストリップ17とは、金属材料のデポジションないしメッキのプロセスに続いてエッチのプロセスを実行するなどの方法を用いて、両者を一体的に層12に形成するとよい。信号用バイア24を形成するには、例えば、層12を貫通する孔をドリルで穿設し、その孔の中に、金属材料のデポジションないしメッキのプロセスを実行するなどの方法を用いて金属材料を充填し、それによって、信号用バイア24と導体パッド30とを電気的に接続するとよい。
The
図2に示したのは、1つの実施の形態に係るバイア構造18の模式図である。信号用バイア24は、ここでは実質的に円形の形状としてあり、その半径をr1で表した。導体パッド30は、内周半径r1と外周半径r2とで規定され、外周半径r2はこの導体パッド30の外周縁34の半径である。接近規制領域22は、ここでは実質的に円形の形状としてあり、その円形の半径をr3で表した。この半径r3は導体パッド30の外周半径r2より大きい。より具体的には、ここでは、接近規制領域22はその半径をr3とする円によって規定されており、導体パッド30の外周縁34とこの円との距離はl2である。信号用バイア24、導体パッド30、それに接近規制領域22は、ここでは互いに略々同心的にしてあるが、ただしこうすることは必須の要件ではない。
Shown in FIG. 2 is a schematic diagram of a via
図2の実施の形態においては、導体パッド30から延出している細長形状の信号用導体ストリップ17は、頸部50を備えており、この頸部50は導体パッド30の外周縁34から膨出部20の基端縁54まで延在している。この頸部50は、軸線80に沿って長手方向に延在して、信号用バイア24と膨出部20とを離隔させている。これによって、信号が高周波信号(例えば周波数が1GHz以上の信号)である場合でも、膨出部20が信号用バイア24のキャパシタンスに大きな影響を及ぼさないようにしており、もって、信号用バイア24のインピーダンスを本来の誘導性インピーダンスの状態に維持できるようにしている。1つの実施の形態においては、図2に示したように、頸部50の形状を実質的に長方形の形状としており、この長方形の軸線80に沿った長さ寸法をl1で、また、軸線80に直交する方向の幅寸法をw1で表している。長さ寸法l1は、導体パッド30の外周縁34から膨出部20の基端縁54(図には想像線で示した)までの間の長さである。
In the embodiment of FIG. 2, the elongated
膨出部20は様々な形態のものとすることができ、特に、この膨出部20の形状は、頸部50より先の位置において軸線80から側方外方へ膨出ないし突出した形状とするとよい。例えば、膨出部20は、図2に示したように、軸線の両側に夫々に設けられた円弧形突出部から成るものとしてもよい。膨出部20を構成しているそれら円弧形突出部の両側縁間の差し渡し寸法dは、頸部50の幅寸法w1より大きい。具体的な数値例を挙げるならば、例えば、頸部50の幅寸法w1は0.025インチ(0.635mm)とし、膨出部20の差し渡し寸法dは0.035インチ(0.889mm)とすることができる。膨出部20は、接続部70を介して信号用トレース部14に接続するようにしてもよく、この場合、接続部70が(図2に示したように)膨出部20と信号用トレース部14との間に介在することになる。或いはまた、膨出部20を直接、信号用トレース部14に接続するようにしてもよい(これは図示していない)。1つの実施の形態においては、図2に示したように、膨出部20の形成位置を、導体パッド30の外周縁34と接近規制領域22の外周縁r3との間の中ほどの位置としており、この位置はまた、接近規制領域22の内部に設けられている細長形状の信号用導体ストリップ17の、その長手方向の中点近傍の位置でもある。
The bulging
幾つかの実施の形態においては、膨出部20を、側方へ膨出ないし突出する彎曲した形状の(1つまたは複数の)膨出部ないし突出部を有するものとしている。また、幾つかの実施の形態においては、膨出部20を、複数の円弧形部から成るものとしており、それら円弧形部は、例えば、図2に示したように、軸線80の両側に夫々に設けられ、軸線80から側方外方へ膨出ないし突出する一対の半円形部とすることができる。更に、その他の形状の膨出部とすることも可能である。
In some embodiments, the bulging
幾つかの実施の形態では、図2に示したように、バイア構造18が接続部70を備えているようにしており、この接続部70は、膨出部20から延出して、接近規制領域22の内部を延在する部分である。この接続部70は、膨出部20の末端縁66(図には想像線で示した)と、接近規制領域22の外周縁との間を存在する、実質的に長方形の形状の部分とすることができる。また、その場合の接続部70の幅寸法は、膨出部20の差し渡し寸法dより小さく、信号用トレース部14の幅寸法w2と等しいものとするのもよい。具体的な数値例を挙げるならば、例えば、接続部70の幅寸法は、0.025インチ(0.637mm)とすることができる。
In some embodiments, as shown in FIG. 2, the via
図示した膨出部20は、各々が略々円弧形の形状を有する一対の円弧形突出部によって形成されているが、膨出部20の形状はこれに限られず、膨出部20のキャパシタンスによってバイア構造18のインピーダンスを所定の値とすることのできる任意の形状としてよい。その具体例として、膨出部20の形状を、例えば菱形などの多角形の形状としてもよい。また、膨出部20の形状は、必ずしも対称的な形状である必要はなく、不規則な形状としても構わない。更に、膨出部20の形状を、基端縁54と末端縁66との間の軸線80に沿った長さ寸法と、この軸線80と直交する方向の幅寸法とによって規定するようにしてもよい。
The illustrated bulging
図3に示したのは、1つの実施の形態に係るバイア構造318の模式図である。図3の実施の形態では、膨出部320は、頸部350から延出する曲線状の外縁に沿って膨出しており、その幅寸法がw3まで広がった後に今度は先細りに転じて、この膨出部320の末端縁366では、その幅寸法がw2になっている。これとは別の実施の形態(不図示)として、膨出部320が直線状の外縁に沿って膨出するようにしてもよく、その場合に、外縁が軸線80に対して傾斜して延在することで幅寸法が次第に変化するようにしてもよく、或いは、外縁が軸線80と直交する方向に延出するようにしてもよい。図3の実施の形態でも、図2の実施の形態と同様に、頸部350の幅寸法は様々な大きさに設定することができるが、ただし、膨出部320の幅寸法w3よりは小さな寸法に設定する。更に、図3から明らかなように、図2にl1で示した頸部350の長さ寸法も様々な大きさに設定することができ、最も小さく設定する場合には、図3に示したようにその長さ寸法をゼロに設定することも可能である。また、図3に示したように、膨出部320は、この膨出部320を外側から見たときに、実質的に凸状の形状を有するものとすることができ、即ち、実質的に凸状の表面を備えたものとすることができる。
Shown in FIG. 3 is a schematic diagram of a via
接近規制領域322の内部に設ける接続部370は、図示例では、膨出部320の末端縁366と信号用トレース部314とを接続している。これとは別の実施の形態として、膨出部320を、接近規制領域322の外周縁まで延在させるようにしても、また、接近規制領域322の外周縁を超えて外部まで延在させるようにしてもよい。
In the illustrated example, the
不図示の更に別の実施の形態として、導体パッドと膨出部とが組合わさった全体としての形状を略々涙滴形とし、その涙滴形にスリットなどの切欠部を設けることで、導体パッドと膨出部との間に頸部を形成するようにしてもよい。 As still another embodiment (not shown), the conductor pad and the bulging portion are combined into a teardrop shape as a whole, and the teardrop shape is provided with a notch such as a slit so that the conductor A neck portion may be formed between the pad and the bulging portion.
図4に示したのは、多層プリント回路板410の一部分の断面図である。多層プリント回路板410は、1枚のコア84とそのコア84の両面の夫々に設けられた導体層82とから成る単位プリント回路板12を複数枚、プリプレグ層86を介して積層して形成したものである。これとは別の実施の形態(不図示)として、金属箔などから成る導体層をプリプレグ層の間に挟み込んだものを、隣接する2枚のコア84の導体層82の間に介在させて積層するようにしてもよく、かかる構成は公知のものである。また、その他の構成とすることも可能である。
Shown in FIG. 4 is a cross-sectional view of a portion of a multilayer printed
図4には示した実施の形態では、導体層82の総数は8枚であるが、ただし、プリント回路板410は、これより多くの導体層82を備えたものとすることもでき、これより少ない導体層82を備えたものとすることもできる。図には導体層82があたかも単なる平板であるかのように描かれているが、これは、説明のための模式図として描いたからである。実際には、導体層82は、導体プレーン、トレース、バイア構造、等々を含むものである。
In the embodiment shown in FIG. 4, the total number of conductor layers 82 is eight. However, the printed
図5に示したのは、コア584aを1枚だけ備えた単層プリント回路板510の断面図であり、このプリント回路板510は本発明の可能な1つの実施の形態に係るバイア構造518を備えている。プリント回路板510は、多層プリント回路板の構成要素とすることもできる(ただしそのような構成は図5には示していない)。バイア構造518の信号用バイア524は、コア584aを貫通して延在しており、そして、導体パッド530、頸部550、膨出部520、及び接続部570を介して、信号用トレース部514に接続している。
Illustrated in FIG. 5 is a cross-sectional view of a single layer printed
プリント回路板510はグラウンド用導体515を備えており、このグラウンド用導体515は、グラウンド用トレースとして形成することもあり、また、グラウンド用プレーンとして形成することもある。図5に示したように、グラウンド用導体515は、接近規制領域522の外部に形成されており、このグラウンド用導体515の基端縁の接近限界が、接近規制領域522の外周縁までとされている。従って、接近規制領域522とは、グラウンド用導体515が原則的に形成されない領域を表したものである。
The printed
図5に示した実施の形態では、信号用トレース部514に対向するように、グラウンド用導体515が設けられている。一方、信号用導体ストリップの全体のうち、信号用バイア524と信号用トレース部514との間の部分、即ち、接近規制領域522の内部を延在して信号用バイア524と信号用トレース部分514とを接続している部分には、それに対向するグラウンド用導体515が設けられていない。
In the embodiment shown in FIG. 5, a
1つの実施の形態においては、グラウンド用導体515はグラウンド用トレースとして形成され、このグラウンド用トレースは、信号用トレース部514に並行して延在する、信号用トレース部514のパターンと同じパターンに形成したトレースである。別の1つの実施の形態においては、グラウンド用導体515はグラウンド用プレーンとして形成される。これら実施の形態においては、信号用トレース部514をグラウンド用導体515と組合せることによって、プリント回路板510上に、マイクロ・ストリップとして機能する信号用トレース部514を形成することができる。
In one embodiment, the
膨出部520の寸法と、細長形状の信号用導体ストリップ517の延在方向における膨出部520の形成位置とは、フリンジング・キャパシタンスによって、膨出部520とグラウンド用導体515との間に容量性結合を生じさせることのできる寸法及び形成位置としてある。膨出部520のキャパシタンスを定める要因には、膨出部520の寸法及び形状、膨出部520の形成材料、それに、コア層584aの(及びコア層の間に存在する不図示の材料の)形成材料がある。膨出部520のキャパシタンスの大きさを定める要因には、更に、膨出部520と信号用バイア524との間の離隔距離、接近規制距離r3、それに、近傍に存在するグラウンド用導体の数がある。1つの実施の形態においては、膨出部520のキャパシタンスの大部分が、この膨出部520とグラウンド用導体515との間のキャパシタンスから成るものとしている。図5に示した細長形状の信号用導体ストリップ517の膨出部520の形成位置は、接近規制領域522の外周縁上に位置しているグラウンド用導体515の基端縁と、導体パッド530の外周縁534との間の、中ほどの位置である。
The dimension of the bulging
1つの実施の形態では、信号用バイア524が、プリント回路板510の上面525にオプションとして設けられたコンタクト・パッド526を備えている。このようなコンタクト・パッド526は、プリント回路板510と、このプリント回路板510の外部の電気回路とを接続する接続部として機能するものである。それによって、コンタクト・パッド526を介して、信号用バイア524とその電気回路との間で信号の伝達が行われる。その具体例を挙げるならば、例えば、プリント回路板510は、デバイス・インターフェース・ボード(DIB)、プローブ・インターフェース・ボード(PIB)、またはハンドラー・インターフェース・ボード(HIB)を構成するプリント回路板などである。また、プリント回路板の外部の電気回路は、例えば、半導体デバイス試験装置に設けられたポゴピン(商標)やインターポーザを含む電気回路などである。また、コンタクト・パッド526は、例えば、表面実装技術(SMT)のためのSMTパッドであって、信号バイア524をSMTコネクタの電気的に接続するためのコンタクト・パッドなどである。
In one embodiment, the signal via 524 includes a
図6に示したのは、本発明の別の1つの実施の形態に係るプリント回路板610の一部分の断面図である。信号用バイア構造618は信号用バイア624を備えており、この信号用バイア624は、コア684aを貫通して延在しており、また、導体パッド630、頸部650、膨出部620、及び接続部670を介して、信号用トレース部614に接続している。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a portion of a printed
図6の実施の形態では、細長形状の信号用導体ストリップ617の1本の信号用トレース部614に対して2本のグラウンド用導体615及び619が設けられている。グラウンド用導体615及び619は、接近規制領域622の外部に形成されており、それらグラウンド用導体の基端縁の接近限界が、接近規制領域622の外周縁までとされている。信号用トレース部614は、図6に示したように、その両側に1本ずつのグラウンド用導体615及び619が配置されており、このような構成は、ストリップ・ライン型信号用導体とも呼ばれている。
In the embodiment of FIG. 6, two
膨出部620の寸法と、細長形状の信号用導体ストリップ617の延在方向における膨出部520の形成位置とは、膨出部620と、グラウンド用導体615及び619との間に、フリンジング・キャパシタンスを生じさせることのできる寸法及び形成位置としてある。グラウンド用導体615及び619は、実施の形態によって様々に形成され、先に述べたように、グラウンド用プレーンとして形成されることもあれば、グラウンド用トレースとして形成されることもある。また、先に述べたように、オプションとして設けるコンタクト・パッド626を備えた実施の形態では、膨出部620が、そのコンタクト・パッド626との間にもフリンジング・キャパシタンスを生じるようにしてもよい。
The size of the bulging
プリント回路板610は、これを積層することによって、多層プリント回路板の構成要素とすることもできる(ただしそのような構成は図6には示していない)。図示したグラウンド用バイア616は、コア層684a及びプリプレグ層686を貫通して延在しており、そして、グラウンド用導体615と619とを電気的に接続している。図示したグラウンド用バイア616は、必要とあらば、更に別のコア層684bも貫通して延在するようにして、その他のグラウンド用導体(不図示)にも接続するようにしてもよい。また、その他の実施の形態とすることも可能である。
The printed
以上に説明したバイア構造並びにプリント回路板は、適当な3次元回路エミュレーション・プログラムを使用することにより、モデリング及びシミュレーションを行うことができる。使用可能な3次元回路エミュレーション・プログラムの具体例を挙げるならば、例えば、米国、ペンシルベニア州、ピッツバーグに所在のAnsoft社(www.ansoft.com)の製品であるHigh Frequency Structure Simulator(HFSS)などがある。 The via structure and printed circuit board described above can be modeled and simulated by using an appropriate three-dimensional circuit emulation program. Specific examples of 3D circuit emulation programs that can be used include, for example, High Frequency Structure Simulator (HFSS), a product of Ansoft (www.ansoft.com) located in Pittsburgh, Pennsylvania. is there.
以上の構成によれば、各部の寸法及び形状、並びに各部の形成材料を適切に選択することにより、膨出部のキャパシタンスを適当な大きさに設定し、その膨出部のキャパシタンスによって信号用バイア構造のインピーダンスを所定の値とすることができる。従って、膨出部のキャパシタンスの大きさが、信号用バイア構造のインピーダンスを所定の値にすることのできる適当な大きさとなるように、膨出部を形成すればよい。また更に、プリント回路板に、複数の信号用バイア構造を形成し、それら信号用バイア構造の各々が、その信号用バイア構造の特性を適切なものとするような、即ち、その信号用バイア構造のインピーダンスを適切な値とするような、適切に形成した膨出部を備えているようにするのもよい。 According to the above configuration, by appropriately selecting the size and shape of each part and the forming material of each part, the capacitance of the bulging part is set to an appropriate size, and the signal via is determined by the capacitance of the bulging part. The impedance of the structure can be a predetermined value. Therefore, the bulging portion may be formed so that the capacitance of the bulging portion has an appropriate size that can set the impedance of the signal via structure to a predetermined value. Still further, a plurality of signal via structures are formed on the printed circuit board, and each of the signal via structures has appropriate characteristics of the signal via structure, that is, the signal via structure. It is also possible to provide an appropriately formed bulging portion that makes the impedance of the device have an appropriate value.
図7は、以上に説明したバイア構造(不図示)を備えた構成とした1つの実施の形態に係るテスター(試験装置)700のブロック図である。テスター700は、テスター・メインフレーム702と、テスト・ヘッド708とを備えており、それらは互いの間で通信が行えるように互いに結合されている。テスター700は更に、テスト・ヘッド708に付随するインターフェース・ボード706を備えており、このインターフェース・ボード706はテスト・ヘッド708に取付可能なボードである。図7に示した実施の形態においては、インターフェース・ボード706は、デバイス・インターフェース・ボードとして構成されている。使用時には、被検体デバイス(DUT)704の試験を行うために、このインターフェース・ボード706をDUT704に電気的に接続する。より具体的な例を挙げるならば、例えば、テスター700は、集積回路の試験を行うための自動試験装置(ATE)システムなどであり、DUT704は、集積回路をはじめとする半導体デバイスなどである。そして、インターフェース・ボード706は、プリント回路板10(図1、図4、図5、または図6)そのものであることもあり、プリント回路板10を含んで成るものであることもある。
FIG. 7 is a block diagram of a tester (test apparatus) 700 according to one embodiment having a configuration including the via structure (not shown) described above. The
テスター・メインフレーム702は、試験信号を生成する回路と試験信号を評価する回路とを含んでいる。テスター・メインフレーム702は、テスト・ヘッド708及びインターフェース・ボード706を介して、DUT704への試験信号の送出とDUT704からの試験信号の受信とを行う。DUT704は、被検体である集積回路を含むパッケージングされたシリコン・ダイであることもある。また別の実施の形態として、インターフェース・ボード706が、プローブ・インターフェース・ボードであって、DUT704が、被検体である集積回路を含む半導体ウェーハであることもある。
The
インターフェース・ボード706及び/またはテスト・ヘッド708は、様々な実施の形態とすることができ、先に説明したような、複数の信号用バイア構造を備えた多層プリント回路板を含むものとすることもできる。
以上に説明した様々な実施の形態は、本発明の具体例を提示したものである。図面に即して本発明のそれら実施の形態について具体的に説明したことから、当業者であれば、以上に記載した方法及び/または具体的な構造の様々な変更例ないしは応用例にも容易に想到するのは当然のことである。本発明の教示に基づくところの、またその教示を通して当業界の発展に資するところの、それら変更例、応用例、ないしはその他の変形例は全て、本発明の概念及び範囲に包含されると考えられるものである。従って、以上に説明し図面に示したものは本発明を限定することを目的としたものではなく、本発明は以上に説明した実施の形態のみに限定されないものと理解されたい。 The various embodiments described above present specific examples of the present invention. Since the embodiments of the present invention have been specifically described with reference to the drawings, those skilled in the art can easily make various modifications and application examples of the method and / or the specific structure described above. It is natural to come up with. All such modifications, applications and other variations which are based on the teachings of the present invention and which contribute to the development of the industry through the teachings thereof are considered to be within the concept and scope of the present invention. Is. Therefore, it is to be understood that what has been described above and shown in the drawings is not intended to limit the present invention, and that the present invention is not limited to the embodiment described above.
Claims (36)
信号用バイアと、
前記信号用バイアと電気的に接続した細長形状の信号用導体ストリップとを備え、
前記細長形状の信号用導体ストリップは、その近傍にグラウンド用導体が存在することなく前記信号用バイアから延出している延出領域部を含んでおり、該延出領域部は軸線の方向に延在しており、該延出領域部は前記軸線から側方外方へ膨出した膨出部を備えている、
ことを特徴とするバイア構造。 In the printed circuit board via structure,
A signal via,
An elongated signal conductor strip electrically connected to the signal via;
The elongated signal conductor strip includes an extension region extending from the signal via without a ground conductor in the vicinity thereof, and the extension region extends in the direction of the axis. The extension region portion includes a bulging portion that bulges laterally outward from the axis.
Via structure characterized by that.
信号用バイアと、
前記信号用バイアと電気的に接続した導体パッドと、
前記導体パッドから接近規制距離以上に離隔して設けられた少なくとも1つのグラウンド用導体と、
細長形状の信号用導体ストリップとを備え、
前記細長形状の信号用導体ストリップは、前記信号用バイアから軸線に沿って長手方向に延出して前記少なくとも1つのグラウンド用導体の近傍まで延在しており、且つ、前記軸線から側方外方へ膨出した膨出部を備えており、該膨出部は前記導体パッドから前記接近規制距離以内に設けられている、
ことを特徴とするバイア構造。 In the printed circuit board via structure,
A signal via,
A conductor pad electrically connected to the signal via;
At least one ground conductor provided at a distance greater than or equal to the access regulation distance from the conductor pad;
It has an elongated signal conductor strip,
The elongated signal conductor strip extends longitudinally from the signal via along an axis to the vicinity of the at least one ground conductor, and laterally outward from the axis. A bulging portion bulged to the bulging portion is provided within the access regulation distance from the conductor pad,
Via structure characterized by that.
第1グラウンド用導体を備えた第1層と、
信号用トレースを備えた第2層と、
前記信号用トレースと電気的に接続したバイア構造とを備え、
前記バイア構造は、
前記第2層を少なくとも部分的に貫通して延在している信号用バイアと、
前記第2層に設けられ、前記信号用バイアと電気的に接続した導体パッドと、
前記第2層に設けられた細長形状の信号用導体ストリップとを備えており、
前記細長形状の信号用導体ストリップは、前記信号用バイアから軸線に沿って長手方向に延出しており、且つ、前記軸線から側方外方へ膨出した膨出部を備えており、該膨出部は、該膨出部のキャパシタンスによって前記バイア構造のインピーダンスを所定の値とするように形成されており、
更に、前記信号用バイアから接近規制距離以上の距離だけ離隔して前記信号用バイアの周囲に設けられた少なくとも1つのグラウンド用バイアを備え、該少なくとも1つのグラウンド用バイアは前記第1グラウンド用導体と電気的に接続している、
ことを特徴とするプリント回路板。 In printed circuit boards,
A first layer with a first ground conductor;
A second layer with signal traces;
A via structure electrically connected to the signal trace;
The via structure is
A signal via extending at least partially through the second layer;
A conductor pad provided in the second layer and electrically connected to the signal via;
An elongated signal conductor strip provided in the second layer,
The elongated signal conductor strip includes a bulging portion extending in a longitudinal direction along the axis from the signal via and bulging laterally outward from the axis. The protruding portion is formed so that the impedance of the via structure is set to a predetermined value by the capacitance of the protruding portion,
Further, at least one ground via provided around the signal via and spaced apart from the signal via by a distance equal to or greater than an access restriction distance, the at least one ground via being the first ground conductor. Is electrically connected to the
A printed circuit board characterized by that.
前記軸線から側方外方へ膨出した第1部分と、
前記第1部分とは反対側にあって前記軸線から側方外方へ膨出した第2部分と、
を備えていることを特徴とする請求項23記載のプリント回路板。 The bulging portion is
A first portion bulging laterally outward from the axis;
A second portion on the opposite side of the first portion and bulging laterally outward from the axis;
24. The printed circuit board according to claim 23, comprising:
テスター・メインフレームと、
前記テスター・メインフレームに結合されたテスト・ヘッドと、
前記テスト・ヘッドに取付可能に構成されたプリント回路板とを備え、
前記プリント回路板は、
第1グラウンド用導体を備えた第1層と、
信号用トレースを備えた第2層と、
前記プリント回路板を少なくとも部分的に貫通して延在し、前記信号用トレースと電気的に接続したバイア構造とを備えており、
前記バイア構造は、
前記プリント回路板を少なくとも部分的に貫通して延在している信号用バイアと、
前記第2層に設けられ、前記信号用バイアと電気的に接続した導体パッドと、
前記第2層に設けられた細長形状の信号用導体ストリップとを備えており、
前記細長形状の信号用導体ストリップは、前記信号用バイアから軸線に沿って長手方向に延出しており、且つ、前記軸線から側方外方へ膨出した膨出部を備えており、該膨出部は、該膨出部のキャパシタンスによって前記バイア構造のインピーダンスを所定の値とするように形成されている、
ことを特徴とする装置。 In an apparatus for testing a device under test,
Tester mainframe,
A test head coupled to the tester mainframe;
A printed circuit board configured to be attachable to the test head;
The printed circuit board is:
A first layer with a first ground conductor;
A second layer with signal traces;
A via structure extending at least partially through the printed circuit board and electrically connected to the signal trace;
The via structure is
A signal via extending at least partially through the printed circuit board;
A conductor pad provided in the second layer and electrically connected to the signal via;
An elongated signal conductor strip provided in the second layer,
The elongated signal conductor strip includes a bulging portion extending in a longitudinal direction along the axis from the signal via and bulging laterally outward from the axis. The projecting portion is formed so that the impedance of the via structure is set to a predetermined value by the capacitance of the bulging portion.
A device characterized by that.
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